Un nitido anello di luce creato dai fotoni che corrono dietro a un buco nero supermassiccio è stato individuato dai ricercatori che lavorano sull'Event Horizon Telescope (EHT). L'osservazione conferma una previsione della teoria della relatività generale di Einstein e getta ulteriore luce sulla massa del buco nero e sul potente getto di materia che emana dall'oggetto supermassiccio.
L'EHT è una serie globale di radiotelescopi che, se combinati, hanno un'apertura sufficientemente ampia da risolvere le immediate vicinanze dei buchi neri supermassicci. Nel 2019, gli scienziati EHT hanno prodotto il prima immagine in assoluto del disco luminoso di gas e “ombra” che circonda il buco nero supermassiccio M87*. Questo oggetto si trova nel cuore della galassia di Messier 87 e si pensa che sia circa 7 miliardi di volte più massiccio del Sole. L'EHT è stato quindi puntato verso il buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea e un immagine del disco e dell'ombra di quell'oggetto è stato rilasciato all'inizio di quest'anno.
Ora i ricercatori EHT guidati da Avery Broderick del Perimeter Institute for Theoretical Physics del Canada e dell'Università di Waterloo hanno rivisitato le loro osservazioni di M87* alla ricerca di un nitido anello di luce creato da fotoni che compiono una mezza orbita attorno alla parte posteriore del buco nero prima di raggiungere la Terra. Questo anello è previsto dalle simulazioni magnetoidrodinamiche relativistiche generali della regione circostante M87* ma non è stato possibile vederlo a causa del disco luminoso di luce diffusa creato dai fotoni che viaggiano direttamente sulla Terra.
Vedere le lucciole
"Abbiamo spento i riflettori per vedere le lucciole", afferma Broderick, aggiungendo: "Siamo stati in grado di fare qualcosa di profondo: risolvere una fondamentale firma di gravità attorno a un buco nero". Il team lo ha fatto utilizzando un nuovo algoritmo di imaging a cui hanno aggiunto THEMIS – un quadro di analisi che aiuta i ricercatori a comprendere le osservazioni EHT.
Membro della squadra Hung Yi Pu della National Taiwan Normal University afferma che il nuovo algoritmo consente alla collaborazione di "staccare" gli elementi di un'immagine EHT in modo che "l'ambiente attorno al buco nero possa quindi essere chiaramente rivelato".
Costruire un telescopio delle dimensioni di un pianeta
Oltre a osservare l'anello fotonico, il team ha trovato prove di un potente getto rotante di materiale espulso dalla regione del buco nero. Quest'ultima osservazione conferma la previsione teorica che la rotazione del buco nero crei un potente deflusso di materiale. Quest'ultima analisi, combinata con le osservazioni precedenti, ha anche permesso al team di fornire il miglior valore finora per la massa di M87*, fissandolo a 7.13 ± 0.39 miliardi di masse solari.
La teoria prevede che dovrebbero esistere più anelli attorno a M87*, ciascuno corrispondente a fotoni che compiono orbite diverse attorno al buco nero. Il team ritiene che dovrebbe essere in grado di affinare la sua analisi per vedere almeno un altro di questi anelli.
La ricerca è descritta in The Astrophysical Journal.
